[公開日] 2023 年 10 月 2 日午前 8 時 29 分 (東部夏時間)
[質問] スワラ D.、13 歳、ターネー、インド
[著作者] Adam Burgasser
アダム・バーガッサー博士
カリフォルニア大学サンディエゴ校、天文学・天体物理学教授
惑星や恒星の年齢を測定することは、科学者がそれらがいつ形成され、どのように変化するのかを理解するのに役立ちます。また、惑星の場合、それらに生命が進化する時間があったのかどうかを理解するのに役立ちます。
残念ながら、宇宙にある物体の年齢を測定するのは困難です。
太陽のような星は、何十億年も同じ明るさ、温度、大きさ を維持します。 温度など の惑星の特性は、多くの場合、惑星自体の年齢や進化ではなく、その軌道を周回する星によって決まります。
星や惑星の年齢を決定することは、幼少期から退職するまでまったく同じに見える人の年齢を推測するのと同じくらい難しい場合があります。
星の年齢を推測する
幸いなことに、星は時間の経過とともに明るさと色が 微妙に変化 します。 非常に正確な測定により、天文学者は星の測定結果を 数学的モデル と比較し、星が老化するにつれて星に何が起こるかを予測し、そこから年齢を推定することができます。
星は光るだけではなく、回転します。 時間の経過とともに、糸車が摩擦に遭遇して速度が低下するのと同じように、その回転は遅くなります。 天文学者は、さまざまな年齢の星の自転速度を比較することで、星の年齢に関する数学的関係を作成する ことができました。これはジャイロクロノロジー ( gyrochronology)として知られる方法です。
星の自転は強力な磁場 (magnetic field) を生成し、星の表面で発生する強力なエネルギーと光の爆発である 星フレア: stellar flaresなどの磁気活動を引き起こします。 星からの磁気活動の着実な低下も、その年齢を推定するのに役立ちます。
星の年齢を決定するためのより高度な方法は、星地震学: asteroseismology、または星揺れ (star shaking) と呼ばれます。 天文学者は、星の内部を伝わる波によって引き起こされる星の表面の振動を研究しています。 若い星は古い星とは異なる振動パターンを持っています。 この方法を使用して、天文学者は太陽の年齢を 45 億 8,000 万歳と推定しました。
惑星の年齢をつなぎ合わせる
太陽系では、放射性核種: radionuclides が惑星の年代測定の鍵となります。 これらは、長期間にわたってゆっくりとエネルギーを放出する特別な原子です。 放射性核種は自然時計として、科学者が岩石から骨、陶器に至るまであらゆる種類の物の年代を決定するのに役立ちます。
この方法を使用して、科学者たちは、既知の最古の隕石の年齢が45億7,000万年であることを突き止めました。これは、太陽の小惑星地震学の測定結果である45億8,000万年とほぼ同じです。 地球上で知られている最古の岩石の年齢はわずかに若く、44 億年です。 同様に、アポロ計画中に月から持ち帰られた土壌には、放射性核種の年齢が最大 46 億年 ありました。
放射性核種の研究は惑星の年齢を測定するための強力な方法ですが、通常は岩石を入手する必要があります。 通常、天文学者は惑星の写真しか持っていません。 天文学者は、火星や月などの岩石の宇宙物体の クレーターを数えることによって その年齢を決定することがよくあります。 古い表面には、若い表面よりも多くのクレーターがあります。 しかし、水、風、宇宙線 (cosmic rays) 、火山からの溶岩流による浸食により、以前の衝突の痕跡が消失する可能性があります。
表面が深く埋もれている木星のような巨大惑星では、老化測定技術 (aging techniques) は機能しません。 しかし、天文学者は、月のクレーターを数えたり、クレーターによって飛散した特定の種類の隕石の分布を研究したりすることで、その年齢を推定することができます。これは、岩石惑星の放射性核種およびクレーター測定法 (cratering methods) と一致しています。
現在の技術では、太陽系外の惑星の年齢を直接測定することはまだできません。
これらの推定値はどの程度正確ですか?
天文学者は地球、月、または小惑星の岩石の放射性核種の年代を太陽の星地震学年代と比較することができ、これらは非常によく一致するため、私たち自身の太陽系は正確性を確認するのに最適なチェック手段となります。
プレアデス (the Pleiades) 星団やオメガ・ケンタウリ (Omega Centauri) などの星団内の星は、すべてほぼ同時に形成されたと考えられているため、これらの星団内の個々の星の推定年齢は同じになるはずです。 一部の星では、天文学者は大気中にウラン（岩石や土壌に含まれる重金属）などの放射性核種を検出でき、他の方法で年代を調べるために使用されてきました。
天文学者は、惑星の年齢は主星とほぼ同じであると信じているため、星の年齢を決定する方法を改善することは、惑星の年齢を決定することにも役立ちます。 微妙な手がかりを研究することで、別の星の年齢を知識に基づいて推測することが可能になります。
この記事は、クリエイティブコモンズライセンス(CCL)の下で The Conversation と各著作者からの承認に基づき再発行されています。日本語訳は archive4kids の翻訳責任で行われています。オリジナルの記事を読めます。original article.
